荧光标记珊瑚组织来源细菌及其与虫黄藻相互作用的显微观察

【背景】研究珊瑚-细菌、虫黄藻-细菌的相互作用是解析珊瑚健康机理的关键。对珊瑚共附生细菌进行稳定荧光标记有助于原位观察细菌与虫黄藻或珊瑚的相互作用。当前,对于野生型珊瑚共附生细菌遗传操作体系的研究有限,限制了对细菌与珊瑚、虫黄藻原位互作模式的揭示。【目的】建立一种适合专性海洋细菌的遗传操作体系,利用其对珊瑚组织来源细菌进行绿色荧光蛋白标记,用于研究标记菌株与虫黄藻的相互作用。【方法】通过电穿孔的方式将构建好的广宿主重组质粒转入供体菌(Escherichia coli WM3064),然后将供体菌与添加海水才可以生长的受体菌SCSIO 12696(港口球菌科,Porticoccaceae;分离自鹿角杯形珊瑚组织)按供、受体菌细胞数比分别为4:1、2:1、1:1比例混合,在25℃和30℃下于改良LB培养基上接合转移。显微观察标记细菌与虫黄藻相互作用。【结果】改良的LB培养基适用于需海水才可生长的专性海洋细菌的接合转移实验。接合转移的效率与供、受体菌的比例及温度有关。确定优化的接合转移条件为:供、受体菌的比例为1:1,温度为30℃。利用建立的接合转移体系,构建了增强型绿色荧光蛋白标记菌株SCSIO 12696。在激光扫描共聚焦显微镜下能清晰观察到标记菌株SCSIO 12696和虫黄藻在共培养时的相互作用。【结论】建立了适合专性海洋细菌的遗传操作体系,利用其构建荧光蛋白标记菌株可用于虫黄藻-细菌、珊瑚-细菌相互作用的研究,有助于揭示珊瑚共附生细菌的生态作用机制。     

基于大环分子葫芦脲的鸟氨酸脱羧酶实时无标记活性分析方法的改进与应用

鸟氨酸脱羧酶 (Ornithine decarboxylase,ODC) 是多胺生物合成途径中的关键酶,其主要功能是催化鸟氨酸脱羧生成腐胺。在多种疾病和肿瘤细胞中,ODC的表达水平和催化活性都高于正常细胞,因此抑制ODC的活性是相关疾病预防和治疗的一个潜在途径。ODC抑制剂的发现和检验依赖于对其催化反应进程的监测,常采用的途径包括利用高效液相色谱法检测腐胺产量和利用同位素标记法检测二氧化碳的产量等。这些检测方法的繁琐操作和成本极大地限制了其应用,尤为突出的问题是这些方法很难实现高通量检测和实时检测。文中研究了基于大环分子葫芦[6]脲 (Cucurbit[6]uril,CB6) 与荧光染料DSMI (Trans-4-[4-(dimethylamino)styryl]-1-methylpyridinium iodide) 的ODC酶活实时无标记检测法,系统分析了其应用范围和局限性,并对其进行了优化。最后,利用优化后的方法实现了对不同机制ODC抑制剂的活性评价。     

灰葡萄孢菌过氧化物酶体及细胞核的荧光蛋白标记

【目的】对灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)的细胞核和过氧化物酶体进行荧光蛋白标记,为研究其生长发育和侵染过程中细胞结构和细胞器动态提供基础。【方法】以绿色荧光蛋白(GFP)和红色荧光蛋白(DsRED、mCherry)为报告基因,利用根癌农杆菌介导转化(Agrobacterium tumefaciens mediated transformation,AtMT)将3种荧光蛋白标记载体分别导入灰葡萄孢菌标准菌株B05.10;通过PCR检测及荧光观察筛选和验证转化子,并进行单孢纯化;利用共聚焦显微镜记录细胞器荧光定位情况。【结果】获得了过氧化物酶体或细胞核稳定表达红、绿色荧光的重组单孢菌株,PCR验证表明标记基因成功整合入转化子基因组。在标记细胞核的菌株中,菌丝和孢子中可见多个明亮、圆形的荧光点,与DAPI染色共定位。标记过氧化物酶体的菌株中,菌丝和孢子中可见小点状绿色或红色荧光,在脂类物质诱导下荧光点数量明显增加,符合过氧化物酶体分布及动态特征。细胞壁染色结果显示,细胞壁染色产生的蓝色荧光与红、绿荧光蛋白的荧光互不干扰,标记效果良好。【结论】获得了理想的过氧化物酶体或细胞核荧光标记的灰葡萄孢菌菌株,为研究其细胞器动态以及生长发育与致病分子机制提供了参考和材料。     

基于多位点序列分型方法的于桥水库微囊藻遗传多样性分析

为了研究天津于桥水库微囊藻(Microcystis)的遗传多样性及其系统发育关系, 将分离自于桥水库的10株微囊藻的7个管家基因(ftsZ、glnA、gltX、gyrB、pgi、recA和tpi)构建了微囊藻的多位点序列分型(MLST)基因库, 与20个鄱阳湖序列型(STs)和237个日本湖泊的序列型进行比对, 结果发现于桥水库的STs呈独立分支, 说明相对于其他地区的藻株, 于桥水库微囊藻株具有共同祖先。MLST的结果显示本研究10个藻株具有较高的遗传多样性, 平均期望杂合度H值为0.938。基于序列类型构建的系统发育树显示, MLST可以有更精细的分辨率, 有成为种群分子标记的潜在可能性。     

澜沧江中上游光唇裂腹鱼四个地理群体遗传多样性分析

利用简化基因组测序对澜沧江中上游的苗尾-功果桥库区、黄登-大华桥库区、里底江段和乌弄龙江段4个地理群体60个光唇裂腹鱼(Schizothorax lissolabiatus Tsao)样本进行了简化基因组测序, 平均测序深度255.26X, Q30为94.96%, 平均GC含量为39.80%; 测序获得多态性SLAF标签252623个, SNP标记1151083个, 其中, SNP平均完整度为36.66%, SNP平均杂合率为9.5%; 通过测序结果进行遗传多样性分析, 结果表明, 观测等位基因数均为2, 平均期望等位基因数为1.4211—1.5029, 平均观测杂合度为0.2381—0.3131, 平均期望杂合度为0.2690—0.3115, 平均多样性指数为0.2868—03248, 平均香浓指数为0.4269—0.481, 平均次要基因频率(MAF)为0.1854—0.2216, 平均多态信息含量(PIC)为0.2237—0.2553; AMOVA分析结果显示, 在总的变异中, 89.73%的遗传变异来自群体内部, 10.27%的遗传变异来自于群体间, 群体间遗传分化指数在–0.0150—0.1299(P<0.05), 表明群体间存在不同程度的分化。4个群体间遗传距离为0.05—0.15, UPGMA聚类表明, 苗尾-功果桥库区、黄登-大华桥库区和里底3个地理群体相互交叉聚类, 乌弄龙地理群体单独聚为一类。综上, 4个群体的遗传多样性处于中等水平, 遗传距离及聚类结果与试验群体地理距离基本相符, 研究结果将为光唇裂腹鱼种质资源评价与保护提供参考依据。     

中国薄叶卷柏复合群的物种划分

卷柏属(Selaginella)是石松类植物中最大的属, 也是分类难度较大的类群之一。该属的物种划分主要基于形态特征, 但许多近缘种在形态上很难区分。近年来, 已有大量分子证据被用于各植物类群的分类学研究, 但目前未发现一套适合卷柏属物种鉴定的分子标记。薄叶卷柏复合群(S. delicatula group)是卷柏属下鉴定较为困难的类群, 包括了薄叶卷柏(S. delicatula)、黑顶卷柏(S. picta)和瓦氏卷柏(S. wallichii) 3个物种, 主要分布于亚洲的热带和亚热带地区。为了探讨薄叶卷柏复合群内物种的亲缘关系和评估不同分子标记在卷柏属分类学研究中的应用价值, 本研究对该复合群物种进行广泛取样, 共收集到73个个体, 并选取3个叶绿体基因(rbcL, psbA和atpI)和2个核基因(26S nrDNA和pgiC)片段进行系统树的构建及叶绿体单倍型分析。研究发现, 基于叶绿体和核基因构建的系统发生关系存在冲突: 叶绿体基因树上薄叶卷柏个体分为两个分支(A和B), 薄叶卷柏B分支与薄叶卷柏A-S. picta分支呈姐妹关系, 并且rbcL单倍型分析结果也表明薄叶卷柏A和B两个分支存在明显分化; 而核基因结果则支持该复合群3个物种各自的单系性, 其中, S. delicatula分支与S. picta分支为姐妹群, S. wallichii与S. delicatula-S. picta分支为姐妹关系。在对复合群分布区大量标本的观察以及野外群体调查的基础上, 评估了植株茎和枝的分枝方式、孢子叶、营养叶(侧叶、中叶和腋叶)和孢子表面纹饰等形态性状的分类学价值。结果表明, 薄叶卷柏A和B分支的样本仅在植株分枝方式和大孢子表面纹饰上存在差异, 但无法依靠小孢子表面纹饰、孢子叶穗和营养叶形态等特征进行区分。基于现有证据, 薄叶卷柏复合群至少可划分为薄叶卷柏、黑顶卷柏和瓦氏卷柏3种, 但彻底澄清该复合群的物种划分还需要获取模式标本产地的材料和细胞学证据。最后, 建议在未来卷柏属的分类学研究集中于该属分类复杂的复合群, 结合使用形态学、细胞学、分子生物学(同时使用核基因和叶绿体分子标记)及地理分布等整合证据来进行物种划分。     

古尔班通古特沙漠一年生植物的氮吸收策略

同一生活型的植物可能通过吸收不同形态的氮来利用陆地生态系统中有限的氮, 避免和减少对资源的竞争, 从而完成共生。研究荒漠生态系统同一生活型植物对氮的利用是否存在生态位分离, 有助于深入了解荒漠植物的生存策略, 更好掌握氮利用对荒漠植物生存的影响。该研究利用¹⁵N同位素示踪法, 研究古尔班通古特沙漠中广泛分布的2种一年生植物——角果藜(Ceratocarpus arenarius)和碱蓬(Suaeda glauca)在不同月份和不同土壤深度对不同形态氮的吸收策略。结果显示, 在浅层土壤中, 2种植物7月的氮吸收速率均高于6月; 对比不同形态氮的吸收速率, 植物对无机氮的吸收均高于有机氮, 角果藜更偏好吸收硝态氮, 每克干根系最高氮吸收速率可达3.81 μg·h^-1, 碱蓬更偏好吸收铵态氮, 每克干根系最高氮吸收速率可达4.74 μg·h^-1; 从不同形态氮对总氮的贡献率看, 硝态氮是角果藜吸收氮的有利形态, 占比在35.7%-43.9%之间, 铵态氮是碱蓬吸收氮的有利形态, 占比最高可达48.3%, 最低也有40.0%。2种一年生植物不仅可以利用土壤中的无机氮, 也可以直接吸收利用土壤有机氮。研究结果表明: 在古尔班通古特沙漠生态系统中, 一年生植物对氮的吸收能力有着差异和多元化的特点, 且均可吸收土壤中的可溶性有机态氮源。     

重庆加工型辣椒种质资源抗疫病鉴定的分子标记筛选

为筛选出适用于重庆加工型辣椒疫病抗性鉴定的分子标记,以63份重庆加工型辣椒种质资源为材料,研究了12个辣椒疫病抗性相关分子标记的筛选效率。结果表明,7个分子标记在种质间无差异条带,2个分子标记的扩增结果不稳定,只有ZL6203、ZL6726和E73等3个分子标记在种质间能扩增出差异条带。ZL6203筛选高抗、抗性和中抗材料的效率分别为87.50%、77.78%和63.64%;ZL6726筛选抗性和感病材料的效率分别为100.00%和66.67%;E73筛选抗性和高抗材料的效率分别为77.78%和62.50%。因此,同一辣椒抗疫病分子标记对不同抗性材料筛选效率存在较大差异,ZL6203、ZL6726和E73适用于重庆地区加工型辣椒抗疫病材料的鉴定。     

利用InDel标记分析中国香菇菌株的遗传多样性与群体结构

通过对5个香菇菌株重测序,以香菇L808-1菌株的全基因组序列为参考基因组,分析了这些菌株中插入/缺失（InDel）标记位点在香菇基因组10条染色体上的分布,并筛选了插入/缺失碱基数≥15的位点,合成了449对InDel标记引物。经过PCR和电泳检测,其中237对引物条带清晰。最终筛选出107个PIC≥0.3的标记作为核心InDel标记对来自国内的44份香菇菌株进行遗传多样性分析。聚类分析显示栽培菌株和野生菌株各自聚为一支,所选香菇菌株间存在明显的群体分层。群体结构分析显示香菇种质资源可分为4个亚群,主成分分析显示香菇菌株之间的位置及距离与聚类分析和群体结构分析结果相符。香菇InDel分子标记的开发与应用,为香菇核心种质的构建和种质资源育种引用提供了基础。     

大白猪GABRR2基因SNP筛选及结构、功能的预测和分析

为了筛选大白猪GABRR2基因的SNP和对GABRR2基因进行结构、功能的预测和分析,本研究利用30头大白猪混池为模板,通过PCR扩增GABRR2基因外显子,测序后进行SNP筛选,并对测序结果进行拼接,利用多种生物信息学软件对大白猪GABRR2基因启动子区、编码区、3'UTR区进行了一系列的分析.结果显示,大白猪GABRR2基因在c615、c660、c798和c1134共有4个同义突变;RNGTT、SRSF12和ANKRD63个基因在GABRR2基因连锁区间内,且编码的蛋白具有相互作用;起始密码子上游2 000bp区域在385～435号碱基和759～806号碱基区域有2个核心启动子区域,在核心启动子386～395、769～778有Sp1转录因子结合位点,757～766有CREB-2转录因子结合位点,775～784有NF-1转录因子结合位点,在1 593～1 752号碱基区间内有一个 CpG 岛;3'UTR 区域有 14个 miRNA 结合位点,其中 miR-365-3p、miR-497-5p、miR-5195-3p 和miR-145-5p评分高于80.研究结果表明,大白猪GABRR2基因CDS区全长1 380 bp,存在4个同义突变,保守性高;编码一个具有4个跨膜结构、1个信号肽的亲水性蛋白,与RNGTT基因功能可能有密切联系;2个核心启动子区域内含有Sp1、CREB-2和NF-1三种共4个转录因子结合位点,且启动子区有一个特征的CpG岛;3'UTR 区域存在 miR-365-3p、miR-497-5p、miR-5195-3p 和 miR-145-5p 共4个 miRNA 结合区域.